Processos de Tratamento para Reúso de Água
- O Filtro de carvão ativado é utilizado para remover o cloro residual presente na água de processo. Quando usado montante dos sistemas de troca iônica protege as resinas, que são produzidas a base de matéria orgânica.
Os filtros de carvão, também conhecidos como descloradores, são utilizados em unidades de tratamento de águas, com o propósito de proteger os processos industriais contra a ação oxidante do cloro livre presente na água.
- O cloro livre na água transforma-se em ácido clorídrico e este reagindo com a alcalinidade da água se transforma em cloretos.
Toda essa transformação se dá em função do tempo de contato do cloro livre com o carvão ativado.
Coagulação química e floculação:
- Processos de coagulação/floculação envolvem a adição de produtos químicos para esgoto para remover partículas agregadas, melhorando a separação sólido/líquido através de sedimentação e filtração.
Os coagulantes químicos inorgânicos são sais metálicos, como alumínio (sulfato de alumínio), cloro férrico e sulfato férrico. Os sais hidrolizados em água reagem com as superfícies das partículas resultando em desestabilização das partículas. Polieletrolitros orgânicos são também usados em conjunto com químicos coagulantes inorgânicos para melhorar o processo efetivamente.
- A dosagem de coagulantes químicos usados dependem das características do esgoto e do processo projetado e a faixa de 1 a 50 mg/L de coagulantes inorgantes e 0,5 a 10mg/L de polieletrolitos orgânicos. Ozonização da água pode servir para melhorar efetivamente a coagulação.
A floculação é um processo usado depois da coagulação para agregar partículas desestabilizadas em flocos que são de faixa de tamanho ameno para remoção através da sedimentação ou filtração. Partículas de floculação são eliminadas através da passagem da água por um sistema misturado, que promove a colisão interpartículas e a agregação de partículas.
- Os custos dos produtos químicos são as principais despesas operacionais associadas com a coagulação/floculação e portanto, o controle cuidadoso da dosagem química é importante.
Filtração por meio granular:
- A filtração é um processo de separação do sólido/líquido que é eficaz para remoção de partículas suspensas maiores que 3 µm.
O esgoto é conduzido através de uma coluna de meio granular e partículas são removidas através da colisão, intercepção e retenção física, sendo as partículas acumuladas em meio filtrante.
- Conforme destacado anteriormente, os organismos patogênicos são associados com partículas, a filtração é eficaz na redução da concentração de patógenos no fluxo de esgoto e fornece um excelente pré-tratamento para desinfecção. A filtração é o processo de tratamento exigido em muitas aplicações de reúso, para remover a matéria particulada que pode comprometer desinfecção.
Se a água será tratada através de carbono ativado, troca de íons ou osmose reversa, a filtração é usada como um pré-tratamento, para reduzir o lodo particulado.
Desinfecção:
- É um componente essencial do tratamento para quase todas as aplicações de esgoto recuperado e reúso. O objetivo do processo de desinfecção é destruir organismos patogênicos. O principal grupo de organismos patogênicos inclui bactérias, vírus, amebas e protozoários, tais como Giardia lamblia e Cryptosporidium parvum.
A desinfecção é, tipicamente, um dos processos finais de tratamento. Práticas de desinfecção química são baseadas na adição de um forte componente químico oxidante como cloro, ozônio, peróxido de hidrogênio ou bromo. Químicos oxidantes, particularmente ozônio, podem também ser eficazes na redução de odor e cor em esgoto e na melhoria da biodegradação de compostos orgânicos.
- A radiação ultravioleta é um processo alternativo para a desinfecção. Outros métodos para redução de teor microbiológico de esgoto recuperado incluem exposição de organismos patogênicos para ambientes alcalinos como tratamento com cal.
Alternativamente, métodos físicos podem ser projetados para remoção de microrganismos, tais como filtração em meio granular ou sistemas de membrana de filtração. O tipo mais comum de sistema de desinfecção em esgoto recuperado é a desinfecção com cloro em dosagens típicas na faixa de 5 a 20 mg/L com tempo máximo de contato de duas horas.
- A declorinação, se necessária, é aplicada depois da adequação do tempo de contato do cloro ter sido obtido. A adsorção de carbono ativado é também eficaz para remoção de cloro residual.
A desinfecção com radiação ultravioleta (UV) vem ganhando espaço como alternativa para processos químicos de desinfecção em esgoto recuperado e aplicações de reúso. O desempenho da desinfecção UV é influenciado por meio da turbidez da água, sólidos suspensos e a intensidade da radiação UV. A filtração é utilizada depois do sistema UV para reduzir a concentração de particulados e melhorar a eficiência da desinfecção.
Remoção de Nutrientes:
- A necessidade da remoção de nutrientes depende essencialmente do destino do esgoto tratado. Os nutrientes primários são nitrogênio e fósforo. Excesso de nutrientes em esgoto pode estimular o crescimento de algas em reservatórios, fluidos e instalações de armazenamento.
Sistemas de tratamento de remoção de nutrientes podem ser projetados para remover nitrogênio e/ou fósforo do esgoto. Em esgoto não tratado, o nitrogênio pode existir na forma particulada ou dissolvida e em vários estados oxidados. Amônia e nitrogênio orgânico são as formas dominantes de nitrogênio associados ao esgoto não tratado.
- Durante o tratamento biológico, o nitrogênio orgânico é transformado para nitrogênio amônia e fornece uma fonte de nitrogênio para crescimento microbiológico. Em conjunto com este crescimento, alguns dos nitrogênios podem ser micro biologicamente oxidados para nitrito e nitrato em processo aeróbio.
A conversão biológica de nitrogênio para nitrato é conhecida como nitrificação. Nitrato pode ser convertido para nitrogênio molecular (N2) através de um processo biológico conhecido como desnitrificação na ausência de oxigênio molecular. O resultado combinado da nitrificação-desnitrificação é a remoção de nitrogênio do esgoto.
- O fósforo pode se apresentar sobre três formas diferentes nas águas, que são ortofosfato, fosfato orgânico e polifosfato ou fosfato condensado. O polifosfato não é muito importante por sofrer hidrólise e converte-se rapidamente em ortofosfatos.
A remoção de fósforo é realizada através da conversão de fósforo solúvel para fósforo particulado que pode ser removido pela sedimentação e/ou filtração. Fósforo particulado pode ser formado através de precipitação química como fosfato de cálcio usando tratamento com cal ou usando ferro ou sais de alumínio para formar ferro ou fosfato alumínio precipitado.
- Em muitos casos, a remoção biológica de nitrogênio e fósforo está associada ao sistema de tratamento para remoção do nutriente biológico. A troca de íons é outra opção para remoção de nitrogênio. O processo de troca de cátions pode ser usado para remover amônia (NH-4); alternativamente processos de troca de ânions podem ser usados para remover nitrato (NO-3) e nitrito (NO-2) Processos de membrana.Este processo inclui microfiltração, ultrafiltração e nanofiltração, osmose reversa e eletrodiálise.
A microfiltração é eficaz para remover partículas e pode ter custo competitivo com a filtração com grânulos médios convencional. A remoção de macromoléculas e partículas maiores que 0,1 µm pode ser obtida usando ultrafiltração enquanto que nanofiltração e osmose reversa são aplicados para remoção de íons dissolvidos de líquidos.
- Membranas têm múltiplas aplicações, sendo a vida útil dependente de condições que evitem o entupimento, o crescimento de películas de camadas finas ou a existência de interações químicas.
Assim, o sucesso da operação do processo de membranas é dependente do pré-tratamento apropriado e da prevenção contra o crescimento de películas na superfície da membrana, evitando entupimentos.
- O uso de produtos químicos oxidantes fortes pode danificar integramente a membrana. Opções de pré-tratamento incluem filtração para remover partículas grosseiras, controle de películas e adição de produtos químicos. Pós-tratamento inclui estabilização da água para prevenir corrosão.
Processos de Tratamento para Reúso de Água
Adsorção:
- Adsorção de carbono ativado é eficaz na remoção de compostos orgânicos hidrofóbicos da superfície e fontes de água subterrânea. Compostos com baixa solubilidade da água, tais como solventes orgânicos e solventes orgânicos clorados são adsorvidos.
Compostos solúveis em água e compostos abundantes são removidos mais facilmente através de oxidação ou ultrafiltração.Em muitos casos, testes (avaliação isotérmica, adsorção dinâmica) são necessários para determinar a aplicabilidade do carbono ativado para satisfazer algum objetivo específico do tratamento.
- Os sistemas de tratamento de esgoto municipal são tipicamente projetados para satisfazer a qualidade da água baseado na DBO5,20, sólidos suspensos totais, coliforme fecal ou total, níveis de nutrientes e cloro residual. Para monitorar a qualidade da água potável, são utilizados os seguintes parâmetros: coliformes, turbidez, minerais dissolvidos, desinfecção e contaminantes orgânicos e inorgânicos (ASANO, 1998).
Para realizar o alto grau de tratamento e segurança exigida para reúso potável, um tratamento sequencial de processos e unidades de operação avançadas deve ser implementado, incluindo clarificação da cal, remoção de nutrientes, recarbonatação, filtração, adsorção do carbono ativado, desmineralização por osmose reversa, e desinfecção com cloro, ozônio e radiação ultravioleta.
- Estes tratamentos podem ser realizados de maneira isolada ou combinada, desde que atendam às normas de água potável.Vale destacar que vestígios de presença de componentes orgânicos fazem do reúso potável direto uma alternativa aplicável somente em situações extremas.
As alternativas sequenciais de tratamento usadas para reúso potável incluem remoção de nutrientes por cal forte e carbono ativado granular, com ou sem osmose reversa. As alternativas do tratamento com cal forte e adsorção de carbono, seguido pela desinfecção estão sendo aplicados para recuperar água antes do reúso potável indireto.
- O processo de osmose reversa é normalmente aplicado para evitar sólidos dissolvidos nos sistemas. Já o carbono ativado granular seguido por osmose reversa é muito eficaz na remoção de grande número de poluentes.
A energia elétrica exigida na osmose reversa, junto com os custos de substituição da membrana e controle anti-abalroamento fazem deste um tratamento alternativo muito caro, só aplicável em áreas onde disponibilidade da água é baixo e o custo para sua obtenção é alto. Porém as tecnologias avançadas de desenvolvimento e fabricação da membrana tem diminuído o custo de substituição e manutenção da membrana. (ASANO, 1998).
- Cabe ressaltar que em áreas que possuem sistemas duplos de abastecimento (uma rede com água potável e outra com esgoto recuperado), é necessária a adoção de planos de prevenção para que não ocorra o refluxo na rede, evitando-se a contaminação do sistema de água potável (CROOK, 1998).
Segundo esse mesmo autor, nos estados, dos EUA, onde o esgoto recuperado é utilizado nas áreas urbanas, são estabelecidas diretrizes e critérios diferenciados dos níveis de tratamento e desinfecção, devido à possibilidade de contato desta água com o público.
- Além disso, em edifícios onde a água de reúso é utilizada para descarga de bacias sanitárias e combate à incêndio, exige-se o controle de conexões cruzadas, apesar do público não ter um contato direto com este insumo.
As agências reguladoras exigem que, neste caso, a água de reúso esteja livre de patógenos, evitando-se a contaminação do público, caso haja contato não intencional (CROOK, 1998).
- Em muitos estados norte-americanos exige-se um alto grau de tratamento e desinfecção no sistema duplo de distribuição, principalmente nos locais de cruzamento de conexões entre as linhas de água potável e água recuperada.
Mujeriego e Asano (1999) concluíram que o desenvolvimento de tecnologias acessíveis e seguras para produzir fontes confiáveis de água com qualidade através de processos de recuperação de esgoto devem envolver pesquisas mais avançadas envolvendo alguns tópicos como:
- Avaliação dos riscos de saúde associados com as substâncias orgânicas vigentes;
- Melhorias no monitoramento acessível para avaliar a qualidade microbiológica;
- Aplicação dos processos de membrana para produzir água recuperada de alta qualidade;
- Avaliação dos efeitos do armazenamento de água recuperada em qualidade de água; e
- Avaliação do destino dos contaminantes microbiológicos, químicos e orgânicos em água recuperada.
As medidas de segurança necessárias para implementação de um programa de reúso incluem (BLUM, 2002):
- Aplicação de tratamento compatível com a qualidade dos efluentes brutos;
- Garantia de que o sistema de tratamento produzirá água com qualidade e quantidade exigidas;
- Adequabilidade do projeto, instalação e operação do sistema de distribuição.
Portanto, para se implantar um sistema de tratamento de água de reúso deve-se identificar a qualidade mínima exigida para os tipos de usos pretendidos, o que exige o conhecimento das características ou parâmetros de qualidade, os quais já foram definidos nos itens anteriores deste capítulo.
- Alguns países possuem estes parâmetros definidos através de diretrizes, normas e leis. Eriksson et al., (2002) apresenta um resumo de parâmetros para quatro diferentes tipos de águas cinzas, estudados por diversos autores, os quais são reproduzidos nos Anexos A a D.
Cabe ressaltar que no Brasil ainda não existem diretrizes ou normas para caracterização de águas cinzas. Porém, a Lei nº 9.433 (BRASIL, 1997) que institui a política nacional de recursos hídricos, cita em seus objetivos a garantia de disponibilizar água para à atual e às futuras gerações, em padrões adequados aos respectivos usos.
- A Resolução nº 54 (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2005) estabelece modalidade,diretrizes e critérios gerais para a prática de reúso direto não potável de água em todo o território nacional.
A referida resolução adota algumas definições importantes como:
- Produtor de água de reúso: pessoa física ou jurídica, de direito público ou privado, que produz água de reúso;
- Distribuidor de água de reúso: pessoa física ou jurídica, de direito público ou privado, que distribui água de reúso;
- Usuário de água de reúso: pessoa física ou jurídica, de direito público ou privado, que utiliza água de reúso.
A água é um bem indispensável. Atualmente, muitas cidades do Brasil enfrentam problemas com os seus reservatórios de água, já que o volume dos rios e represas se encontra menor que a demanda da população.
- Assim, o uso consciente dos recursos hídricos é fundamental para garantir qualidade de vida e sustentabilidade ao meio ambiente.
Processos de Tratamento para Reúso de Água
